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1、毕业设计(论文)开题报告题 目: 玻璃钢树脂制作工艺研究 院系名称： 理学院 专业班级：应用物理学1101 学生姓名： 潘炳鑫 学 号：201121020133 指导教师： 马兴科 教师职称： 教授 2015 年 3 月 29 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署
2、意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2006年11月20日”或“2006-11-30”。毕业设计（论文）开题报告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写5000字左右的文献综述：玻璃钢别名玻璃纤维增强塑料，俗称FRP（FiberReinforcedPlastics），即纤维增强复合塑料。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。
3、纤维（或晶须）的直径很小，一般在10m以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。以玻璃钢为原料加工而成的产品，是国外20世纪初开发的一种新型复合材料，主要包括以下几类产品：1、玻璃钢储罐：盐酸储罐、化工储罐、防腐罐、压力罐、发酵罐、食品罐、运输罐、搅拌罐等；2、玻璃钢管道：玻璃钢夹砂管、玻璃钢顶管、玻璃钢风管、电缆保护管等；3、玻璃钢水箱：磁性方箱、T型槽方箱、万能方箱、划线方箱、检验方箱等；4、环保化工设备：脱硫塔、干燥塔、洗涤塔、污水处理设备、市政
4、供水管道等。生产方法如按工艺特点来分，有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。目前世界上使用最多的成型方法有以下四种。手糊法：主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。手糊法的应用产品有玻璃钢风机等喷射法：主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。模压法：主要使用国家有德国等。RTM法（树脂传递模塑）：主要使用国家有欧美各国、日本。还有：纤维缠绕成型法、拉挤成型法和热压灌成型法等等。我国有90%以上的FRP产品是手糊法生产的，其他有模压法、缠绕法、层压法等。日本的手糊法仍占50%。从世界各国来看，手糊法仍占相当比重，说明它仍有生命力。手糊法的特点是用湿态树脂成型，设备简单，费用少，
5、一次能糊10m以上的整体产品。缺点是机械化程度低，生产周期长，质量不稳定。我国从国外引进了挤拉、喷涂、缠绕等工艺设备，随着FRP工业的发展，新的工艺方法将会不断出现。手糊成型是最早使用的一种工艺方法。随着玻璃钢工业的迅速发展，尽管新的成型工艺不断涌现,但由于手糊成型具有投资少、无需复杂的专用设备和专门技术;可根据产品设计要求合理布置增强材料的材质、数量和方向,可以局部随意加强;不受产品几何形状和尺寸限制,适合于大型产品和批量不大的产品的生产等特点,至于仍被国外普遍采用,在各国玻璃钢工业生厂中仍占有重要地位。像我国这样人口众多的国家,在相当长的一段时间内,手糊成型仍将是发展玻璃钢工业的一种主要成
6、型方法。手糊成型法的制作工艺1. 手糊成型的准备工作1.1 模具的选择1.1.1 模具材料的选择 手糊成型玻璃钢模具材料种类很多,常用的有木材、金属、玻璃钢、石膏、石蜡、红砂、硬质泡沫塑料、水泥等等。1.1.2 模具结构形式 形式大致分为阴模、阳模、对模三种。为了便于脱模,又往往将各类模具做成分解式的,即由几块拼合而成,用螺钉或夹具固定成整体,脱模时拆去螺钉和夹具,逐块脱模。1.2 脱模剂的选择和使用 脱模材料是玻璃钢成型中重要的辅助材料之一,如果选用不当,不仅会给施工带来困难,而且会使产品及模具受到损坏。脱模材料的品种很多,而且又因选用的粘接剂不同而各有所别。常用的脱模剂可归纳为三大类:即薄
7、膜型脱模材料、混合溶液型脱模剂和油膏、蜡类脱模剂。1.3 基体树脂的选择 根据产品的不同要求,基体树脂的种类亦各有所别,手糊成型则常选用不饱和聚酯树脂或环氧树脂作粘结剂。1.4 增强材料的选择 玻璃钢的增强材料是玻璃纤维及其制品(包括纱、毡、带、布、绢等)。2手糊成型的制作工艺2.1 模子的准备 新的金属模要清除表面油污,洗净烘干以后方可涂刷脱模剂。新的木质模具要用泡立水等,把木材的毛细孔封闭,待干至不粘手时方可涂脱模剂。新的石膏模要烘去游离水分并用硝基漆等封闭毛细孔以后方可涂刷脱模剂。石蜡模用软布擦光即可使用。玻璃钢模或塑料模清洗干净擦干后,即可涂脱模剂。所有模子均要待脱模剂干至不粘手时方可
8、施工糊制。2.2 原材料的准备2.2.1 增强材料的准备 批量生产的中、小型制品可预先将增强材料裁剪好,备用。大型制品如车、船等可逐层将尺寸算好,列成表格,在施工前裁剪好,按顺序编好号,以免混乱。2.2.2 粘结剂的准备2.3 装饰层的制造某些产品如果要求表面有保护层,表面光洁,或具有某种颜色,可将一定量的颜料糊加入胶衣树脂或铺层树脂液内,搅拌均匀后加引发剂,再次搅拌后加促进剂并充分搅拌均匀,用毛刷或漆辊滚涂,也可用喷涂的方法,将加有颜料糊的胶衣树脂均匀地涂在准备好的模具上。在喷涂时,应补加510%的苯乙烯调节粘度。胶衣层的厚度应控制在0.250.4mm(即300一150g/m2),待其基本固
9、化后再涂刷一层配有颜料的铺层树脂液,并且小心地铺上一层短切纤维毡或较薄的方格布,有时也用表面毡和表面绢来增强胶衣层,注意应将此层毡或布铺放平整,使之紧密贴合,再往毡或布上涂刷一层加有颜料糊的铺层树脂液并把气泡赶净,然后再糊制其余层次。2.4 玻璃钢层的制造 待装饰层基本固化后，用毛刷，刮板或滚筒等手糊工具将铺装层树脂液均匀地涂在装饰层上。然后铺上一层剪裁好的增强塑料(玻璃布或玻璃毡等)，并用成型工具将其刷平、压紧,使之紧密贴合,注意把气泡赶净。如果产品几何形状复杂,某些地方玻璃布或毡铺放不平整,气抱不易消除时,可用剪刀将该处剪开再把气泡赶掉,但每次开刀的部位应错开继续上述操作,一直糊到所需厚度
10、为止。如果产品某些部位受力比较大,可在该处适当增厚(或加筋)直到能满足使用要求时为止。2.5 骨材的糊制玻璃钢制品的缺点是刚性较差,某些大型制品(如车身、船体等),单靠增加厚度显然是不合理的。为了充分发挥玻璃钢的优点,可以在制品上糊制骨架或者将制品本身采用凹凸筋的办法来达到弥补刚性差的目的。2.6 金属元件的嵌接玻璃钢的另一缺点是不耐磨,因此不能在其上直接攻螺纹。如果需要有螺纹时,最好是将预先加工好的金属元件或螺母预埋。制作时应将金属表面的油污和氧化物清除掉,并将金属胶接面打毛才能嵌接。为了保证安装尺寸准确,也可将金属片或块事先嵌在玻璃钢内,待其固化脱模后再攻螺纹或钻孔。2.7 固化及热处理手
11、糊冷固化玻璃钢制品,一般应在模具上固化24小时以上方可脱模加工,为了保证固化完全,使其具有足够的使用强度,制品脱模后,应放置室内两个星期以上,或进行后固化处理,才能交给用户使用。2.8 脱模及加工制品经一昼夜固化以后便可进行脱模加工。脱模所用的工具最好是木制工具或铜制工具,以免损伤模具和产品。大型制品可借助机械装置如千斤顶、吊车等进行脱模。2.9 装配及修饰为了方便施工,往往将大型制品分成几部分成型,待脱模加工以后再进行装配。装配时可根据具体粉扔己采用机械联结或胶接,或二者结合的连接方式，后者较为可靠。2.10 产品的检验喷射法的制作工艺真空吸塑成型一喷射法(下简称真空法)是利用真空泵所造成的
12、负压把加热变软的热塑性塑料板平伏的吸附在模具上,而后把此成型的塑料制品用手糊或喷射的方法以玻璃布(纱)、树脂增强。此法不同于真空袋压法,真空袋压法虽然也需要真空泵,但它是利用橡皮袋将真空所造成的负压加到未固化的手糊玻璃钢制品上,使制品结构更加紧密的一种方法,二者有很大区别。1. 设备与材料1.1 模具真空法所用模具可以是石膏或水泥及低融金属浇铸的金属模,上面打上细眼,使每个眼子与总气路接通,眼子的直径不影响制品外观为宜,在使用中气眼要始终保持畅通。1.2 设备真空泵通过缓冲缸用耐压胶皮管与模具连接,在皮管上接上考克作真空的开启用。为使成型好的塑料制品很快冷却,上面加一风扇或空气机吹气。 主要原
13、材料雅克利板(或其它热塑性塑料板)。2. 工艺 将塑料板放在模具上经加热至温度为140200,开启真空成型,若真空表指示下降表明漏气,查明原因继续抽真空直至与模具完全吻合后冷却,冷却到塑料软化温度以下,停止冷却和释放真空,制品脱模。表1 真空成型工艺条件取出的热塑性塑料壳体经表面处理后可用手枷或喷射方法增强即得到需要的例品。真空成型工艺参数参见表l。模压法的制作工艺所谓玻璃钢模压成型工艺,是指模压料在金属对模中,受高温、高压作用,成型异型玻璃钢制品的工艺过程,并且在成型时,模具在模压料完全充满模腔之前,一直处于非闭合状态。玻璃钢模压成型工艺在制备玻璃钢制品时,需要具备两个最基本的条件。一是需要
14、一套成型模具,二是成型时需施加一定的压力。但并非所有使用模具和压力成型玻璃钢制品的工艺都属于模压成型工艺。如在手糊工艺中,也要用到木质或石膏等材料制成的模具,间或也需对成型制品施以一定的低压。与其它工艺相比,模压成型法具有这样一些特点,即生产效率高,适于大批量生产,多数结构复杂的制品可一次成型,制品尺寸精确,可有两个精制表面,价格低廉,过程易于实现机械化和自动化等。但是,由于压机、模具设计和制造比较复杂,因此初次投资较高,而且制品尺寸受设备所限,一般仅适于中、小型玻璃钢制品的大批量生产。近几年来,模压成型工艺出现了许多工艺上的革新,老工艺不断得到改良,新工艺,尤其是介于不同模压法之间的边缘工艺
15、不断涌现。产品系列越加丰富,性能愈加完善,应用愈加广泛。综观近几年来国外在该领域的发展,其目标大致为;1、降低成型压力;2、降低成型温度;3、缩短固化周期;4、采用廉价模具和压机;5、改善作业环境;6、使过程连续化、自动化;7、提高和完善制品的质量和各项性能。总之,随着应用领域的扩大,在设法满足来自不同方面性能要求的同时,降低制品成本,简化工艺过程。RTM法成型技术工艺树脂传递模塑(简称RTM)成型是一种借助机械设备成型玻璃钢制品的较为先进的方法,在70年代欧美等国就已经使用,而我国近年来才刚刚起步。我国应用美国VENUS压注设备成功地生产出轴流风机整体叶轮、集风器等产品。1. 模具玻璃钢叶轮
16、轮毂的形状如图1所示。在设计轮毂时,为了便于和单叶片组装成整体叶轮,我们将辐板设计在轮毂的同一侧。轮毂上有8个连接孔,用来组装单叶片用。轮毂中心预埋有金属嵌件(轴套),与电机轴连接。为了加强轮套的牢固性,在辐板上设计了加强筋。图1 FRP风机叶轮轮毂叶轮轮毂尺寸要求较精确,8个孔位置分度严格。风机叶轮工作时高速旋转,轮毂是受力件,有一定的强度要求。叶轮轮毂尺寸要求较精确,8个孔位置分度严格。风机叶轮工作时高速旋转,轮毂是受力件,有一定的强度要求。轮毂的成型模具结构如图2所示。在设计模具时,我们通过定位螺栓来成型轮毂上的连接孔,保证了连接孔的分度位置要求。由于辐板都在轮毂的同一侧,使得轮毂的上模
17、很简单,仅为一个平板。在上模板设有手柄,供开启模时使用。上下模采用三点定位:一点是用中心浇道口定位,使上下模在同一中心线上,保证轮毂的端跳和轴跳达到设计要求;另两点是采用定位销以确保合模准确。在中心浇道口和下模芯块上开有注胶孔和注胶槽,保证树脂能充满模腔。模具的冒胶日对称分布在制件两边远点,使得注射过程中模腔气体顺利排出,树脂充满模腔后才会溢出。取件采用二次脱模。首先通过模具下端的脱模装置,使制件连同下模芯块一起顶出,然后再用专用脱模架取下下模芯块。图2 FRP风机叶轮轮毂成型模2. 成型2.1 成型设备FRP轮毂成型使用美国VENUS公司HSI树脂注射机。此注射机是低压无气式内混合系统,通过
18、压缩空气驱动。含促进剂的树脂和固化剂在注射枪头通过静态混合器均匀混合后,以一定的压力注射到模中,注射完毕后用丙酮通过内压容器冲洗枪头。树脂与固化剂的配比范围为100:0.53,注射量为15kg/min。2.2 原材料不饱和聚脂树脂(含环烷酸钻),粘度低于500cP;过氧化甲乙酮糊;中碱玻璃布CWR-200;中碱短切玻璃纤维毡,4505g/m2。2.3 成型工艺FRP轮毂成型,首先将增强材料辅设在模腔内,合模时将树脂通过注射机注入模腔内,固化开模取件。工艺过程如下：2.3.1 将模具清理干净,放上下模芯块,定位螺栓旋出,均匀涂刷脱模剂一遍;2.3.2 放置中心浇道口和轮毂轴套;2.3.3 铺层。
19、紧贴下模块铺设两层玻璃布,放入定位螺栓,紧密铺设短切玻璃毡,特别在定位螺栓周围的短切毡要充实。最后在模腔外壁铺设两层玻璃布。在铺层的同时将注射机调至工作状态;2.3.4 合模。通过锁模螺栓锁紧上下模。注射树脂至两冒口出胶时停止注射,用冒胶口注塞堵住冒浇口;2.3.5待树脂固化后,将定位螺栓旋出,开模取件。制件取出后稍作修整,即可使用。采用简单的金属模具,通过RTM法成型的玻璃钢风机叶轮轮毂表面光滑,结构尺寸准确,代替金属轮毂使用,降低了风机的成本,提高了风机的性能,取得了满意的效果。参考文献： 1 马慎毅.玻璃钢制品表面仿真处理及其艺术表现J.上海应用技术学院学报(自然科学版).2009(02
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21、. 10 成都科技大学主编.塑料成型工艺M.北京：轻工业出版社 11 张孝深，浅谈手糊成型辅助剂对人体的影响J.玻璃钢复合材料.1988（03） 12 W.T. Jung, J.S. Park.An Experimental Study on Tensile Characteristic for CFRP Cable without Surface TreatmentsJ.Procedia Engineering, 2011, 14. 13 Cedric Bonnet, Brahim Benmohammed, Grard Poulachon et al.CFRP Drilling Model:
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24、luation of interface between thin filmsJ.Engineering Fracture Mechanics, 2014. 毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本文通过实验等研究手段，使我初步了解了玻璃钢树脂工艺的原理步骤等。初步了解玻璃钢树脂制品的优缺点。手糊成型采用的化工原料大部份是有毒和易燃品,因此工作场所必须有防火、防爆设施,并且加强通风以便把大部分有毒气体排出室外。真空法做成的产品有极好的外表面和耐气候性,机械强度高。以雅克利板制成的浴缸去污力强,光洁度好,耐化学腐蚀,易擦洗,耐磨,耐光,色彩柔和,美观而实用。
25、再经玻璃钢增强后强度提高,又保温隔热,手感性好。显然这种浴缸兼具了热塑性塑料与玻璃钢的特点,比单纯的玻璃钢浴缸好得多。此种成型工艺并不复杂,不需要技术特别熟练的操作工人,制品的正品率较高,因而这种成型法是有可取之处的。模压法制作工艺，由于压机、模具设计和制造比较复杂,因此初次投资较高,而且制品尺寸受设备所限制。一般仅适于中、小型玻璃钢制品的大批量生产。应用RTM法成型玻璃钢轮毅,树脂注射系统的调节是至关重要的。在注射机工作前,首先要给注射机树脂贮存器和固化剂贮存器按一定比例充压,给丙酮容器接通压力,通过凝胶实验选择固化剂的适当配比，使得固化时间适当，这是保证树脂注射系统工作顺利的关键。通过本论文的研究，使学生掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取最新参考文献的基本方法；培养学生具有一定的实验设计、归纳、整理分析实验结果、撰写论文能力。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师：2015年4月7日系（教研室）审核意见：负责人：2015年4月8日